Способ защиты стали от коррозии в нейтральных водных средах

 

Изобретение относится к области защиты сталей от коррозии в нейтральных водных средах путем введения фосфорсодержащего соединения в качестве ингибитора коррозии. В качестве ингибитора используют основную соль метилфосфита кобальта следующей формулы: причем ингибитор вводят в количестве 150-200 мг/л. Технический результат: увеличение защитного эффекта ингибитора. 1 табл.

Изобретение относится к области защиты сталей от коррозии в нейтральных водных средах путем введения основной соли метилфосфита кобальта в качестве ингибитора коррозии и может быть использовано в различных отраслях промышленности для защиты металлических изделий и конструкций, имеющих непосредственный контакт с водной средой.

Известен ингибитор коррозии стали в нейтральных водных средах, содержащий смесь солей моно- и дифосфорных эфиров первичных и вторичных спиртов. (А.С. СССР 797266, МКИ⁵ С 23 F 11/08, опубл. 1992, БИ 39).

Однако известный ингибитор недостаточно эффективно защищает от коррозии, имеет сложный многокомпонентный состав.

Известен ингибитор коррозии стали в волной среде, в частности в морской воде, содержащий (вес. %) фосфорный эфир ди- и триэтаноламина 25-97,5 и цитрат цинка - остальное количество. (А.С. SU 878201, МКИ С 23 F 11/08, опубл. 1981, БИ 40).

Недостатком данного ингибитора является многокомпонентный состав с содержанием дефицитного цитрата цинка, относительная высокая скорость коррозии.

Известен комплексный ингибитор коррозии металлов, содержащий (вес.ч.) 0,1-50 бензоата аммония и 0,1-80 солей диалкилфосфоновой кислоты, кроме того, ингибитор может содержать другие органические добавки. (А.С. ЧССР 253367, МКИ⁴ С 23 F 11/02, 11/10, опубл. РЖ "Химия", 1989, 12 К 267 П).

Данный ингибитор обеспечивает недостаточную защиту от коррозии, кроме этого, имеет многокомпонентный состав.

Известен состав для защиты черных металлов от коррозии в нейтральных водных средах, содержащий (вес.ч.) гидролизованный сополимер акрилонитрила метакрилата и итаконовой кислоты 4-10, полифосфат натрия 4-5, хлорид цинка или сульфат цинка 1-2. (А.С. SU 1067089 С 23 F 11/08, опубл. 1984, БИ 2).

Однако данный ингибирующий состав содержит большое количество малораспространенного гидролизованного сополимера и имеет сложный состав.

Наиболее близким к предлагаемому является способ защиты металлов от коррозии, по которому в качестве ингибитора коррозии применяют полифосфат натрия. ("Нефтепереработка и нефтехимия" (Киев). - 1989.- 36. - С.52-54. РЖ "Химия" 1989, 10 К 198).

Однако применение данного ингибитора обеспечивает степень защиты 70-85%, что недостаточно для защиты металлов от коррозии.

Задачей предлагаемого изобретения является получение нового ингибитора коррозии, который при введении в нейтральную водную среду обеспечивает высокий эффект защиты стали от коррозии.

Техническим результатом при использовании предлагаемого соединения является увеличение защитного эффекта ингибитора.

Поставленный технический результат достигается тем, что в способе защиты стали от коррозии в нейтральных водных средах с помощью фосфорсодержащего ингибитора в качестве ингибитора используют основную соль метилфосфита кобальта следующей формулы: причем ингибитор вводят в количестве 150-200 мг/л.

Действие предлагаемого ингибитора основано на торможении анодного растворения металла, что объясняется прежде всего адсорбцией ингибитора на поверхности металла за счет образования хемосорбционной связи металл - атом фосфора и участием его в одной из стадий анодного растворения. Адсорбированный ингибитор уменьшает концентрацию положительного каталитического комплекса FeOH_адс., определяющего общую скорость растворения железа.

Одновременно из-за торможения диффузионной стадии подвода О₂ к металлу снижается скорость катодного процесса. Объясняется это явление экранированием части поверхности металла адсорбированными слоями или пленкой ингибитора, вследствии чего коррозионный процесс протекает на незанятой ингибитором поверхности.

Кроме этого, предлагаемый органический ингибитор коррозии содержит функциональные группы с гетероатомами О и Р, что приводит к усилению защитного действия за счет внутримолекулярного синергизма. При адсорбции молекул такого вещества на металл часть из них адсорбируется по одной группе, часть по другой. Это приводит к уменьшению сил отталкивания между молекулами на поверхности металла и способствует образованию более плотной пленки и, как следствие, к увеличению степени защиты ингибитора коррозии.

Наличие в структуре ингибитора атома металла (Со) увеличивает способность ингибитора к катодной защите за счет способности катионов данного металла связываться в малорастворимые гидроксиды, а также образовывать комплексы в первую очередь с фосфорсодержащими соединениями, что приводит к увеличению защитного эффекта действия ингибитора.

Предлагаемый нами ингибитор получают в результате реакции этерификации гидроксида кобальта с диметилфосфитом в соответствии со схемой: Взаимодействие осуществляется в интервале температур 90-100^oС с одновременной отгонкой из реакционной массы выделяющегося метилового спирта, последующей экстракцией образующихся порошкообразных продуктов ацетоном и сушкой при комнатной температуре при пониженном давлении до постоянного веса.

Пример.

В трехгорлый реактор, снабженный мешалкой, прямым холодильником, термометром, загружают 9,3 г (0,1 моль) гидроксида кобальта и 11,0 г (0,1 моль) диметилфосфита, заливают 50 мл ацетона. При перемешивании реакционной массы отгоняют ацетон. Затем реакционную массу нагревают при температуре 90-100^oС с одновременной отгонкой метилового спирта. Полученный порошкообразный продукт экстрагируют ацетоном и сушат при комнатной температуре, при пониженном давлении до постоянного веса.

В ИК-спектрах полученного продукта отмечено появление полос в области 1060 и 1100 см^-1, характерных для валентных колебаний Р=О связей и в области 2300 см^-1 - деформационные колебания Р-Н связи.

Содержание фосфора в готовом продукте 17,0%.

Предложенный способ осуществляют следующим образом. Полученный ингибитор вводят в нейтральную водную среду в количестве 0,015-0,02%.

При введении меньшего количества ингибитора не достигается достаточный эффект защиты стали от коррозии, введение ингибитора в большем количестве нецелесообразно, т.к. не ведет к увеличению степени защиты.

Испытания проводят в соответствии с ГОСТ 9.506.-87 (СТ СЭВ 5733-86).

Значения зависимости "мгновенной" скорости коррозии стали Ст 3 в воде в зависимости от концентрации ингибитора приведены в таблице.

Таким образом, как видно из представленных в таблице данных, основная соль метилфосфита кобальта является эффективным ингибитором коррозии, превосходящим известные ингибиторы.

Формула изобретения

Способ защиты стали от коррозии в нейтральных водных средах с помощью фосфорсодержащего ингибитора, отличающийся тем, что в качестве ингибитора используют основную соль метилфосфита кобальта следующей формулы: причем ингибитор вводят в количестве 150-200 мг/л.

РИСУНКИ

Рисунок 1